浅谈锚泊系统基本原理

薛俊帅 李小波 黄良云 张思文

摘要：船舶停泊的方式主要有两种：一种为抛锚停泊，另一种为系缆停泊。锚泊的优点是抗风浪能力强、作业简单、机动性高等。但是船舶在进行海上作业时，会不可避免地随着风、浪、海流产生升沉摇动。如果要长时间處于抛锚状态，同时还要在海平面上保持其位置不变，便要侧重对锚泊线的研究。针对这些问题，本文从锚泊系统的分类、锚泊线的组成等方面，对锚泊系统现状进行分析，得出了相关结论。

关键词：锚泊系统分类;锚链;锚泊线的组成;定位锚泊系统

1 锚泊系统分类

通常以定位时长来对锚泊系统进行简化的分类，可分为暂时性、永久性和移动式。

1.1 暂时性锚泊系统

这种锚泊系统多应用于钻井船和钻井平台。因为钻井作业的作业具有周期性，在工作周期内，就要将系留物或平台定位在海中;而处于工作周期外时，锚泊线会随着工作平台的转移而转移，或是进行维修保养，或是改变其在工作时的功能。

1.2 永久性锚泊系统

永久性锚泊系统常见于离岸油田的开采，应对不同储量的油田，需要在那设置为其四年至十五年或更长时间的基底固定装置。这种基底装置的锚泊就是永久性的。装置的形式包括有：用张力腿固定的张力式平台以及用悬链锚泊固定的拉索和半潜式平台。

1.3 移动性锚泊系统

锚泊技术是一种定位技术却带有移动性质，这是十分有趣的，但却恰恰符合了埋管船和铺管船的工作性质。这些船与辅助船一起工作，由辅助船拖带它们所用的锚与工作船沿着工作路线前进。需要频繁改变其位置的船舶如拖轮以及某些后勤类船舶的锚泊也属于此类。

2 锚泊线的组成

在锚泊系统中，悬链线式锚泊线的组成部分主要有：锚链、锚索、合成纤维绳和为了改善锚泊线的某种性能而增设的各种样式的重块和浮力器件。在海洋资源开采的初期阶段，锚泊系统的悬链线主要依靠锚链、锚缆且成分单一，而现在，随着海上工作浮动式平台的水深不断增加，对悬链线的组成提出了更高的要求，锚泊线发展为由锚链、锚索、纤维绳乃至电力机械缆等多种成分构成。

2.1 锚链

锚链是由一节节的链环相互链接组成的，链环可分为无档链环和有档链环两种，按照制造方法的不同可以分为三种：

铸钢锚链强度较高、生产效率低、成本高以及其耐冲击负荷能力不好。焊接锚链工艺简单、成本低、质量差。锻造锚链生产效率低、成本高，但是韧性好。铸钢锚链已基本淘汰，焊接锚链用得最多，锻造锚链主要应用于工程船舶。

钢链的链环在结构上可分为两种。在相同尺寸下，他们的性质对比是：有档链的钢链变形小且强度大，堆放时较少产生缠绕现象。而无档链尺寸较小。有档链在海船上使用，无档链通常在小锚上使用。钢链按钢材级别可分为AM1、AM2、AM3三个级别。其中AM1级强度是最小的，AM3级强度是最大的。

2.2 钢缆

船用钢缆根据其组成结构可分为三种，其中由六根钢丝股绕在一根钢丝股芯上的是硬钢缆，由六根钢丝股绕在一股油麻芯上组成的是半硬钢缆，而软钢缆则是在半硬钢缆的六根钢丝股中每根都加入一股油麻芯组成。这三种钢缆随着其内部油麻芯的增多其柔性增加，易操作性增强，但断裂强度随着油麻芯的增多降低。钢缆所使用的钢材多为碳素钢，在一些特殊工况的要求下，也有使用合金材料制作钢缆的，合金钢缆的耐腐蚀性可能会高于碳素钢，但碳素钢的经济性、断裂强度都要更好。

2.3 合成纤维绳

合成纤维绳的材料通常是尼龙、的确良、聚乙烯和聚丙烯等。其优点是重量小、耐磨。但是，合成纤维绳的强度小于同等直径的钢缆。合成纤维绳的结构有股绞式、编制式、打辫式和平行纱式。还有将股绞式、编制式、打辫式和平行纱式结合起来制造的合成纤维绳。

2.4 块重

块重的主要作用是改善锚泊系统的响应情况。块重主要从两个大方面来影响锚泊系统的响应：

首先是块重的形式，一段分布重量的块重能使船舶锚泊系统具有更好的动力响应，而集中质量的块重会使船舶具有更好的静力响应，我们都知道工作平台所处的海况是极其复杂的，因此分布重量的形式无疑是更优秀的。

还有就是块重长度和重量分布情况分别对应影响着锚泊系统的静力响应和动力响应。

2.5 浮力器件

锚泊定位技术不断向深水领域发展，随着水深的增加，锚泊线上必须配以相应的感应装置、测量仪器等，为了支撑这些装置所带来的重量，在锚泊系统中使用浮力器件来进行支撑。浮力器件经过多年的发展也分为很多种，主要有浮箱、浮球和浮筒等。浮力器件除了可以对装置提供必要的支持力，同时也能在一定程度上减少悬链线的动张力，但缺点是造成悬链线位移变大。

3 结语

本文主要对锚泊系统的分类、锚泊线的组成等进行了说明，其中包括锚链、钢缆、浮力器件等主要锚泊设备的一些情况，从优缺点的角度重点分析了锚泊线的主要组成成分及其性能，为在具体的工程中的应用，为初步设计锚泊系统做了一定准备。

参考文献：

[1]马志良，罗德涛.近海移动式平台[M].海洋出版社，1993.

[2]郑瑞杰.锚泊系统受力分析.大连理工大学硕士学位论文，2006.

[3]王艳妮.海洋工程锚泊系统的分析研究[D].哈尔滨工程大学硕士学位论文，2006.